Aplicação de critérios de fadiga multiaxial para componente veicular

Abstract

A maior parte dos componentes mecânicos sofrem solicitações mais complexas que as geralmente consideradas pelos critérios de fadiga convencionais. Em muitos casos os modelos uniaxiais de fadiga se mostram competentes no que diz respeito à avaliação do dano. Quando estes critérios não se mostram suficientes para a descrição do problema, torna-se necessário entrar na esfera das tensões multiaxiais. Neste cenário, se desenvolvem critérios para a vida em fadiga capazes de não somente considerar a variação relativa entre as tensões normais e cisalhantes, como também capazes de prever a direção de propagação da trinca e o plano crítico para tal ocorrência. O objeto de estudo escolhido para a aplicação de tais critérios foi uma barra estabilizadora utilizada em veículos pesados como ônibus e caminhões. O relatório dos testes de durabilidade e um modelo simplificado de viga possibilitaram estimar a magnitude das máximas tensões envolvidas e o comportamento destas no ponto mais solicitado. Utilizando esses dados de entrada foi possível aplicar alguns dos métodos mais comuns para fadiga multiaxial. Além disso, foi proposta uma abordagem inspirada no conceito de plano crítico e no critério de Goodman.

Most mechanical components suffer more complex loadings than commonly perceived by conventional fatigue criteria. In many cases the uniaxial fatigue models show themselves competent with regard to the damage evaluation. When these criteria are not sufficient for the problem’s description, it is necessary to enter at the sphere of multiaxial stresses. In this scenario, the development of criteria for fatigue life able to not only consider the relative change between the normal and shear stresses, but also able to predict the direction of crack’s propagation and the critical plane for such occurrence. The object of study chosen for the implementation of such criteria was one stabilizer bar used on heavy vehicles such as buses and trucks. The durability’s test report and a simplified beam model allowed estimating the magnitude of the maximum stresses involved and the behavior of those at the most requested point. Using these input data it was possible to apply some of the most common methods for multiaxial fatigue. Moreover, it was proposed an approach based on the concept of critical plane and Goodman’s criterion.